螺旋桨气动外形设计
飞机的工作原理
飞机的工作原理飞机的工作原理飞机是一种能够在大气中飞行的航空器，它是现代交通工具中最快、最安全和最广泛使用的一种。
飞机的工作原理主要是基于物理和工程学的原理。
本文将从空气动力学、引擎原理和操纵原理三个方面介绍飞机的工作原理。
首先，空气动力学是飞机工作原理的基础。
飞机在飞行过程中依靠空气来提供升力和阻力。
当飞机前进时，空气会沿着机翼上表面流动，同时在机翼的下表面产生负压。
升力是飞机在飞行过程中产生的垂直向上的力，它是由于机翼的形状和空气速度变化造成的。
机翼上表面的曲率和下表面的平直，使得空气在上表面流速快，而在下表面流速慢，从而产生了高低压差，形成了升力。
升力的大小取决于机翼面积、机翼的形状和来流速度等因素。
与升力相对的是阻力，它是飞机在飞行过程中所要克服的空气阻力。
阻力的大小与飞机的形状、气动外形、飞行速度以及来流条件等有关。
其次，引擎原理是飞机工作原理的关键。
飞机引擎主要通过燃烧燃料来产生推力，从而提供飞机的动力。
现代飞机常用的引擎类型有螺旋桨、喷气和涡扇引擎。
螺旋桨引擎通过引擎燃烧室中的燃油燃烧产生高温高压气流，驱动螺旋桨旋转产生推力。
喷气引擎是将压缩空气和燃油混合后，通过燃料燃烧产生高温高压气体，推动涡轮旋转，进而驱动飞机前进。
涡扇引擎则是综合应用了喷气引擎和螺旋桨引擎的优点，既能以高速飞行，又能以低速起降。
最后，操纵原理是飞机工作原理的关键。
操纵原理是指飞机的控制和操纵机构，包括机翼前后调节、副翼和方向舵等。
机翼前后调节机构可以调整机翼的攻角，从而控制飞机的升力和阻力。
副翼是用来控制飞机的滚转运动的，它通过机翼上和下表面的不对称运动，产生差速升力，使飞机产生滚转力矩。
方向舵则用来控制飞机的偏航运动，它通过改变舵面的角度，产生一侧的气流变化，迫使飞机沿着一个弯曲的轨迹飞行。
总之，飞机的工作原理主要是基于空气动力学、引擎原理和操纵原理。
空气动力学为飞机提供了升力和阻力的基础，引擎通过燃烧产生推力，提供飞机的动力，而操纵原理则是控制和操纵飞机的重要原理。
无人机的气动噪声控制技术
无人机的气动噪声控制技术在现代科技的飞速发展中，无人机已经成为了众多领域的得力助手，从航拍、物流运输到农业植保、环境监测等，其应用范围不断拓展。
然而，随着无人机的广泛使用，一个不容忽视的问题逐渐凸显出来，那就是无人机的气动噪声。
这一问题不仅影响了无人机的使用体验，还可能对周围环境和人员造成干扰。
因此，研究和开发无人机的气动噪声控制技术变得至关重要。
无人机产生气动噪声的原因是多方面的。
首先，无人机的螺旋桨在高速旋转时，与空气相互作用产生气流的扰动，从而引发噪声。
螺旋桨的形状、尺寸、旋转速度以及叶片数量等都会对噪声的产生和强度产生影响。
其次，无人机的机身外形设计不合理也会导致气流分离和湍流，进而增加噪声。
此外，发动机的运转、气流在机身表面的摩擦等因素也会贡献一定的噪声。
为了有效地控制无人机的气动噪声，研究人员采取了一系列的技术手段。
其中，优化螺旋桨设计是一个重要的方向。
通过采用先进的空气动力学设计方法，对螺旋桨的叶片形状、扭曲度和桨距进行精心设计，可以减少气流的扰动和分离，从而降低噪声。
例如，采用更薄、更流线型的叶片，能够减小空气阻力和噪声的产生。
改进无人机的机身外形也是降低噪声的关键。
合理的机身外形设计可以减少气流的分离和湍流，降低空气阻力和噪声。
采用圆润、平滑的机身过渡和流线型的外形，可以使气流更加顺畅地流过机身表面，减少噪声的产生。
此外，在机身表面添加一些特殊的结构，如微小的凸起或凹槽，可以控制气流的流动，从而降低噪声。
除了硬件设计上的改进，采用主动噪声控制技术也是一种有效的方法。
主动噪声控制技术通过在无人机上安装传感器和扬声器等设备，实时监测噪声并产生与之相反的声波，从而实现噪声的抵消和削弱。
这种技术需要复杂的算法和控制系统，但在降低噪声方面具有很大的潜力。
在材料选择方面，使用具有良好声学性能的材料也能够对噪声控制起到一定的作用。
例如，采用吸声材料来制作机身外壳或内部结构，可以吸收一部分噪声能量，减少噪声的传播。
飞机气动设计分析报告
盛年不重来，一日难再晨。
及时宜自勉，岁月不待人。
飞机气动设计分析——由图-22M和B-1B浅析现代超音速轰炸机设计SYXXXXXXXXX一、超音速轰炸机简介众所周知，轰炸机是用于从空中对地面或水上目标进行轰炸的飞机，具有载弹量大，飞行距离远的特点。
飞机开始投入战争后不久，便出现了专门用于对地面实施轰炸的轰炸机。
一二次世界大战期间，轰炸机得到迅速发展和广泛使用，以美国B-17、B-29为代表的全金属四发重型轰炸机的出现是轰炸机发展到新水平的标志，这时的轰炸机载弹量可达8至9吨，航程在5000公里上下。
战后，航空进入喷气时代，轰炸机也不例外，在现代喷气式轰炸机问世以来的50多年里，轰炸机的发展已经经历了三个明显的阶段（如图1所示）：图1 喷气式轰炸机发展的三个阶段第一阶段是上世纪60、70年代出现的亚音速喷气式轰炸机，以苏联图-16（我国轰六的原型）、英国的三V轰炸机(“胜利”、“火神”、“勇士”)、美国B-47和B-52等为代表。
这一时期，飞机设计上的主要特点是以喷气动力取代螺旋桨动力，首先解决的是有无问题，在飞机的外形和结构设计上与之前的螺旋桨动力轰炸机并无较大区别。
这类轰炸机由于飞行速度较慢，雷达散射截面积较大，在完整的现代防空体系面前不堪一击，突防能力较弱，但到目前为止仍有很大一部分的亚音速轰炸机在各国空军服役。
第二阶段是上世纪70、80年代出现的超音速轰炸机。
超音速轰炸机往往采用了变后掠翼设计，解决了超音速轰炸机研制初期如B-58轰炸机遇到的速度与航程间的矛盾，这一阶段的代表是美国B-1B和苏联图-160、图-22M等。
超音速战略轰炸机的出现使得战略轰炸机的突防能力大大增强，打击能力也相应提高。
第三阶段是上世纪末出现的隐身轰炸机，使轰炸机的战场生存能力和威慑力得到更大的提高。
目前，隐身战略轰炸机只有美国的B-2一种。
可见，超音速轰炸机的出现是为了弥补亚音速轰炸机飞行速度较慢且无隐身能力的缺点，从而实现超音速突防，快速抵达攻击范围或目标上空实施打击。
可调距螺旋桨桨叶加工工艺流程
可调距螺旋桨桨叶加工工艺流程
1. 原材料准备
- 选择合适的高强度铝合金或其他合金材料作为原材料。
- 对原材料进行检验,确保其满足技术要求。
2. 锻造成型
- 将原材料加热至适当温度,通过锻造工艺将其成型为初始的桨叶形状。
- 锻造过程中需要严格控制温度和压力,以确保材料的均匀性和力学性能。
3. 机械加工
- 采用数控机床对锻件进行粗加工,将其加工至接近最终尺寸和形状。
- 进行精加工,对桨叶表面进行精密加工,确保其满足气动外形要求。
4. 热处理
- 对加工后的桨叶进行适当的固溶时效热处理,以提高其强度和抗疲劳性能。
- 热处理温度和时间需要严格控制,以获得最佳的力学性能。
5. 检测和校正
- 对热处理后的桨叶进行尺寸、形状和表面粗糙度等检测,确保其满足设计要求。
- 如发现偏差,需要进行适当的校正加工。
6. 防护处理
- 对桨叶表面进行阳极氧化或其他防护处理,以提高其耐腐蚀性能。
- 涂装防护层,以增强桨叶的耐磨损性和美观性。
7. 装配和调试
- 将加工完成的桨叶安装到螺旋桨总成上。
- 进行动平衡调试,确保螺旋桨的动态性能满足要求。
8. 最终检验
- 对装配完成的螺旋桨进行全面的性能检验,包括静力学、动力学和耐久性等方面。
- 只有通过全面检验的螺旋桨才能投入使用。
以上是可调距螺旋桨桨叶加工的基本工艺流程。
在实际生产中,还需要根据具体情况对工艺参数进行优化,以提高生产效率和产品质量。
航空职业教育十三五规划教材
航空职业教育“十三五”规划教材无人机应用技术专业系列空气动力学与飞行原理第5章螺旋桨与旋翼第5章螺旋桨与旋翼5.1螺旋桨的性能5.2直升机空气动力学基础和飞行原理5.3旋翼无人机5.1.1概述1.螺旋桨螺旋桨是指靠桨叶在空气或水中旋转，将发动机转动功率转化为推进力的装置，可有两片或更多的桨叶与桨毂相连，桨叶的内侧为螺旋面或近似螺旋面。
喷气发动机出现以前，所有带动力的航空器无不以螺旋桨作为产生推动力的装置，螺旋桨至今仍用于装活塞式发动机和涡轮螺旋桨发动机的亚声速飞机。
直升机旋翼和尾桨也是一种螺旋桨。
螺旋桨喷气式飞机5.1.2原理螺旋桨旋转时，桨叶不断把大量空气（推进介质）向后推去，在桨叶上产生一向前的力，即推进力。
一般情况下，螺旋桨除旋转外还有前进速度。
如截取一小段桨叶来看，很像一小段机翼，其相对气流速度由前进速度和旋转速度合成。
桨叶上的气动力在前进方向的分力构成拉力。
在旋转面内的分量形成阻止螺旋桨旋转的力矩，由发动机的力矩来平衡。
桨叶剖面弦（相当于翼弦）与旋转平面的夹角称为桨叶安装角。
螺旋桨旋转一圈，以桨叶安装角为导引向前推进的距离称为桨距。
实际上桨叶上每一剖面的前进速度都是相同的，但圆周速度则与该剖面距转轴的距离（半径）成正比，所以各剖面相对气流与旋转平面的夹角随着离转轴的距离增大而逐步减小。
为了使桨叶每个剖面与相对气流都保持在有利的迎角范围内，各剖面的安装角也随着与转轴的距离增大而减小。
这就是每片桨叶都有扭转的原因。
5.1.2原理螺旋桨效率以螺旋桨的输出功率与输入功率之比表示。
输出功率为螺旋桨的拉力与飞行速度的乘积。
输入功率为发动机带动螺旋桨旋转的功率。
在飞机起飞滑跑前，由于前进速度为零，所以螺旋桨效率也是零，发动机的功率全部用于增加空气的动能。
随着前进速度的增加，螺旋桨效率不断增大，速度在200～700km/h 范围内效率较高，飞行速度再增大，由于压缩效应桨尖出现波阻，效率急剧下降。
螺旋桨在飞行中的最高效率可达85%～90%。
飞机怎么起飞的原理
飞机怎么起飞的原理
飞机的起飞是一项复杂的过程，需要充分利用空气动力学原理和动力学原理。
在飞机起飞的过程中，主要涉及到了动力系统、机翼设计和气动外形等多个方面的知识。
下面我们将逐步介绍飞机起飞的原理。
首先，飞机的起飞需要动力系统提供足够的推力。
通常情况下，飞机使用喷气
发动机或螺旋桨发动机来提供动力。
喷气发动机通过燃烧燃料产生高温高压的气体，将气体喷出高速喷嘴，产生推力。
而螺旋桨发动机则通过旋转螺旋桨产生推力。
这些动力系统提供的推力将飞机推向前方，为起飞提供了动力支持。
其次，机翼的设计对飞机的起飞也起着至关重要的作用。
飞机的机翼设计采用
了空气动力学原理，利用了卡门涡流和升力的产生。
当飞机在地面行驶时，机翼受到气流的压缩，产生了卡门涡流，使得机翼上表面气流速度增加，下表面气流速度减小，从而产生了升力。
这种升力的产生为飞机提供了向上的支持力，使得飞机能够克服重力，实现起飞。
最后，飞机的气动外形也对起飞起着重要作用。
飞机的外形设计需要考虑到气
动外形的流线性和减阻性，以减小阻力，提高飞机的速度和升力。
通过科学合理的气动外形设计，可以减小飞机在起飞过程中所受到的阻力，提高起飞的效率。
综上所述，飞机的起飞是一个涉及到多个方面知识的复杂过程，需要充分利用
动力系统、机翼设计和气动外形等原理。
只有在这些原理的支持下，飞机才能顺利地实现起飞。
希望通过本文的介绍，读者能够对飞机起飞的原理有更深入的了解。
小型和微型无人机的气动特点和设计_朱自强
第27卷 第3期航 空 学 报Vo l .27No .3 2006年 5月ACT A A ERON A U T ICA ET A ST RO N A U T ICA SIN ICA M ay 2006收稿日期:0000-00-00;修订日期:2006-02-16基金项目:国家自然科学基金(10472013)和航空科学基金(04A51044)资助项目 文章编号:1000-6893(2006)03-0353-12小型和微型无人机的气动特点和设计朱自强,王晓璐,吴宗成,陈泽民(北京航空航空大学流体力学教育部重点实验室,北京 100083)Aerodynamic Characteristics of Small /Micro Unmanned Aerial Vehicles and Their Shape DesignZH U Zi -qiang ,WANG Xiao -lu ,WU Zong -cheng ,CH EN Ze -min(M inistry o f Educatio n K ey Labo ra to ry of F luid M echanics ,Beijing U niver sity o f Ae ronauticsand A stro nautics ,Beijing 100083,China )摘 要:讨论了当前包括固定翼、扑翼和微型旋翼的小型无人驾驶飞行器(SU A V )和微型无人驾驶飞行器(M A V )的进展和未来发展可能涉及的技术问题。
讨论了低雷诺数空气动力特性,包括分离气泡和展弦比的影响。
介绍了用于拍动翼的非定常空气动力特性和高升力机理。
讨论了目前存在的2种设计方法———多学科/多目标优化设计和探索式/进化式的设计方法,以及在设计中柔性翼和主动智能控制的重要性。
关键词:小型/微型无人驾驶飞行器;空气动力学;外形设计中图分类号:V 211.3 文献标识码:AA bstract :T he current development o f small /micro unmanned aerial vehicles r epresented by the platfo rms o f fixed wing ,flapping wing and ro to r w ing ,etc ,is discussed.T he re lated techniques for their fur the r dev elo p -ment are mentio ned too.T he aero dy namic characteristics of lo w Rey no lds numbe r ,the influence o f separa tion bubble and aspect ra tio a re discussed.T he unsteady ae rodynamics and the unsteady high -lift mechanism s ap -plied in flapping w ing s are int roduced.T w o available de sig n me tho ds ,multidisciplinary /multiobjectiv e o ptimi -zatio n me thod and heuristic /evo lutio na ry method ,and the impor tance in design of f lexible wing and active in -telligent contro l ar e discussed.Key words :small /micro unmanned aerial vehicle ;aero dy namics ;shape desig n 目前20多个国家正在研制和生产100多种型号的军用和民用无人机(UAV ),类似于第一次世界大战后有人驾驶飞机的发展情况。
螺旋桨类飞机总体参数确定方法
螺旋桨类飞机总体参数确定方法
李自启 1袁张 峻 2袁吴 萍 1
渊1.航空工业洪都袁江西 南昌袁330024曰 2.空军驻江西地区代表室袁江西 南昌袁330024冤
摘 要院飞机装载和机组人员重量确定以后，利用空机重量比例和燃油系数可估算出飞机最大起飞重量。 飞行性能指标确定以后，翼载和功重比存在一定的函数关系，利用函数关系确定翼载和功重比的范围。本文重 点研究最大起飞重量确定方法，同时，利用 Matlab 编程分析翼载和功重比对性能的影响规律，最终快速确定翼 载和功重比，通过算例验证该方法可行。
荫专题研究
机初步设计时，可以快速地实现对设计方案从初期 重量估算到动稳定性和敏感性分析等方面的评估， 得出符合要求的设计方案，但是需要数据量大，并且 没有完全公开，为了解决此问 题，本 文参考 Jan Roskam 系列教材内容，编写了针对螺旋桨飞机的总 体参数快速生成软件。
本文考虑的螺旋桨飞机是指以 CCAR 23 部(或 FAR 23 部) 为审定基础所设计的飞机。参考 Jan Roskam 系列教材和 23 部试航标准，根据已有通用飞 机的统计规律来初估飞机的起飞重量，在利用不同 飞行性能下翼载和功重比的关系确定翼载和功重比 的范围，即得到飞机翼载和功重比的地毯图，再利用 重量模块所得重量值，确定所需发动机功率以及机 翼面积，为气动布局设计奠定基础。
随着计算机的发展，飞机总体概念设计软件更 加智能，国外比较成熟的软件为 Jan Roskam 在其系 列教材基础上开发的飞机总体概念设计软件 AAA （Advanced Aircraft Analysis）[5]，该软件支持飞机初步 设计非唯一性和迭代的设计方法。用该软件进行飞
24 教练机 2018.NO.2
0引言
一种涵道螺旋桨的简便设计方法
一种涵道螺旋桨的简便设计方法
高永卫;黄灿金;魏闯
【期刊名称】《航空工程进展》
【年(卷),期】2013(004)003
【摘要】由于涵道和螺旋桨互相干扰的复杂性,通常涵道螺旋桨的设计需要较多经验和较长时间.提出一种将动量定理、轴流式通风机相似理论和旋转机械叶素理论相结合的工程方法,该方法应用在涵道螺旋桨初步设计阶段,可快速确定桨叶和涵道初始外形.首先根据动量理论计算通过桨盘的流量,再由轴流通风机相似理论确定桨盘直径与轮毂比,然后运用叶素理论设计桨叶的几何形状.风洞实验结果表明:该设计方法实用、有效,从而可以加快涵道螺旋桨设计过程.
【总页数】6页(P352-357)
【作者】高永卫;黄灿金;魏闯
【作者单位】西北工业大学航空学院,西安710072;西北工业大学航空学院,西安710072;西北工业大学航空学院,西安710072
【正文语种】中文
【中图分类】V211
【相关文献】
1.一种排除螺旋桨振动的简便方法 [J], 徐宗文
2.一种涵道螺旋桨优化设计新方法研究 [J], 王晓锋;屠秋野;唐狄毅;范静
3.一种涵道螺旋桨性能预测的CFD方法 [J], 朱敏;杨旭东
4.面元法预估导管螺旋桨定常性能的一种简便方法 [J], 韩宝玉;熊鹰;叶金铭
5.涵道螺旋桨气动机理数值分析 [J], 程钰锋;郑小梅;脱伟;董立伟;何秀然
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风力机气动设计技术
分析动态入流模型对速度诱导因子变化率的作用；
研究用动态失速模型修正攻角时变下的翼型气动参 数的方法； 考虑动态失速时计算气动阻尼的分析方法。 得到应用动态气动模型分析风力机动态过程的方法 和工具，解决气动弹性分析问题。
动态入流(动态尾流)
1200 Measurement BEM 1100
2. 风能转换的动量理论
风能转换的轴动量理论来源于 Rankine 和 Froude 等在 19 世纪后期进行的船用螺旋桨研究的成果。假定空气为 无粘性理想流体，并将风轮理想化为一个进行能量转换 的均匀圆盘，从质量、动量和能量守恒来研究风能转换 的规律。因此，风能转换的轴动量理论被称为圆盘理论 或Rankine-Froude理论。圆盘理论合理地描述了风轮周围 空气速度场、压力场的变化规律，虽然它不能描述风轮 外形参数与风力机气动性能之间的关系，同时也忽略了 风轮旋转导致的涡流现象，但它为风力机气动理论奠定 了最早的研究基础。
Betz极限
3. 翼型理论
CL FL 1 W 2 c 2 FD CD 1 W 2 c 2
影响气动系数的其它主 要因素有：雷诺数、厚 度、弯度、表面光滑度 、前缘曲率、粗糙灵敏 度、后缘厚度等
4. 水平轴风力机的叶素动量理论
叶素动量理论起源于19世纪后期提出的圆盘理论
1912年Joukowski提出诱导速度分析的方法
1000
Power [kW]
900
800
700
600
0
10
20
30 Time [s]
40
50
60
快速变桨时机组的功率输出实测值与BEM计算结果的对比
采用加速势流理论对BEM模型进行修正后的结果
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螺旋桨气动外形设计
# 1、螺旋桨气动基础知识
螺旋桨气动学是一门讨论气动系统中流体动力学性质的科学，也是在空气动力学中专门探讨和研究螺旋桨特性的一门学科。
螺旋桨气动学不仅研究固定螺旋桨的性能，而且研究螺旋桨本身的运动对其特性和要求的影响，因而，它的研究范围涉及飞机的发动机物理结构、俯仰活动装置的性能、6 旋翼高速飞行器的性能以及汽轮机发动机的运行等。
螺旋桨气动学可以从分析的角度，从螺旋桨的机械特性和圆柱螺旋桨的装置特性以及气体力学特性和流动性能等角度来研究螺旋桨的特性。
# 2、螺旋桨气动外形设计
螺旋桨气动外形设计是根据螺旋桨气动学原理，使用CAD软件，实现一定性能要求的螺旋桨气动自由外形的设计，即研究外形的几何特征，如螺旋桨的几何外形，线条的平滑程度和螺旋桨叶片的连接角度等。
在实践中，螺旋桨气动外形设计有三种不同的方法，分别是手工绘制外形、数学曲线拟合法和三维建模拟合法。
1、手工绘制外形：手工绘制外形是根据工程师的经验参考、螺旋桨气动特性矩
形图和其他参数图，使用CAD软件实现螺旋桨外形的手工绘制，比较简单，但是精度相对较低。
2、数学曲线拟合法：可以将一维的几何数学曲线空间投影到螺旋桨叶片外形上，从而实现螺旋桨外形的数学曲线拟合，据此计算螺旋桨外形的几何参数，这种方法比较准确，但计算量较大，容易被误差影响。
3、三维建模拟合法：采用三维建模拟合法，可以通过将螺旋桨外形由两个平面坐标系组成的面段，变换成三维坐标系下三维立体模型，根据假设的几何参数，实现三维模型的拟合，这种方法简单实用，且精度较高，可以用于螺旋桨气动外形设计。